#лазер

Ученые из МФТИ и Всероссийского НИИ автоматики имени Н. Л. Духова задумались о рождении экзотических состояний лазерного света. В результате год назад появилась целая теория, которая сможет показать, как казалось бы пассивное облако свободных электронов, рожденных при ионизации газа мощным лазером, способно кардинально изменять саму квантовую природу этого лазерного света. Благодаря ей, ученые могут предсказать формирование так называемых неклассических и негауссовых состояний света, включая состояния с кольцеобразной функцией Вигнера, что открывает новые пути к созданию и управлению светом для будущих квантовых технологий. Сегодня физики рассказали об этом явлении подробнее.

Волоконные лазеры активно используются в промышленности, связи и медицине. В качестве примера можно привести гольмиевые — это лазеры, в которых луч создается с помощью кристаллов или стекол с ионами гольмия. Их применяют для лечения ран, опухолей и дробления камней в почках. Главная их особенность в том, что они «заряжаются» от других лазеров — иттербиевых, то есть с ионами иттербия. Однако порой такая «зарядка» проходит плохо, из-за чего снижается мощность гольмиевого лазера, импульсы становятся нестабильными и оборудование может выйти из строя. Это особенно опасно во время хирургических вмешательств для пациентов с неотложными состояниями. Ученые из Пермского Политеха и ПНППК разработали компьютерную модель, которая с точностью 90% позволяет заранее рассчитать оптимальные параметры лазеров и снизить риск их отказа в ответственный момент.

В высокотехнологичные сферы, где требуются сложные, легкие и прочные детали, активно внедряется 3D-печать металлами. Порядка 30-40% рынка занимает аэрокосмическая отрасль (изготовление лопаток турбин, кронштейнов и элементов корпусов, детали ракетных двигателей). Традиционные методы металлической 3D-печати могут привести к возникновению дефектов из-за неточного контроля параметров. Например, неравномерная толщина слоя или перегрев влияют на форму изделия и служат причиной брака. Отслеживание процесса оператором замедляет производство, поэтому студенты Пермского Политеха и ученики Политехнической школы разработали прототип автоматической системы, которая отслеживает температуру плавления и высоту слоя при работе 3D-принтера. Это позволит минимизировать дефекты, ускорить изготовление продукции, снизить затраты на материалы и увеличить эффективность работы на 20%.

Исследователи из Притцкеровской школы молекулярной инженерии Университета Чикаго (США) изучили технику создания единиц и нулей с помощью заряженных кристаллических дефектов. Каждый из них — размером не больше отдельного атома и может применяться в классической компьютерной памяти.

Российские ученые экспериментально и теоретически подтвердили универсальные зависимости частоты и длительности импульсов от мощности генерации эрбиевых волоконных лазеров. Результаты работы упростят прогнозирование параметров проектируемых эрбиевых лазеров.

Ученые разработали новый метод визуализации магнитных наноструктур. Он обеспечивает разрешение около 70 нанометров, в то время как обычные оптические микроскопы достигают разрешения около 500 нанометров.

Группа ученых создала вычислительный метод, облегчающий создание изображений голографическим способом. Теперь специалистам не нужно будет работать в очень строгих условиях для получения качественных изображений.

Ученым впервые удалось разработать микродисковый лазер, сопряженный с оптическим волноводом, и фотодетектор на одной основе. Такая конструкция позволит реализовать элементарную фотонную схему на одной подложке с источником излучения (микролазером). Это поможет в будущем ускорить передачу данных, уменьшить вес техники без потери качества.

Ученые из Массачусетского технологического института впервые зафиксировали пограничное состояние ультрахолодных атомов натрия, которые ведут себя как электроны в магнитном поле, то есть движутся свободно, без трения. Результаты нового исследования прокладывают путь к сверхэффективной передаче данных и энергии без потерь. 

Лазерная порошковая наплавка — одна из важнейших ремонтных технологий возобновления годности деталей авиадвигателей. Она заключается в нанесении слоя материала на восстанавливаемую зону изделия с помощью лазерного луча. Процесс высокоэффективен, но из-за большой разницы температур и наличия остаточных напряжений может нарушаться форма, появляться деформации, тем самым снижая эксплуатационные характеристики деталей. В результате повышаются затраты и возникают риски некачественного ремонта. Ученые Пермского Политеха разработали алгоритм математического моделирования процесса, который позволит проводить качественную и количественную оценку деформаций в процессе лазерной порошковой наплавки для последующего производства деталей без брака.

Еще 20 лет назад многие терапевты до последнего пытались решить проблемы своих пациентов без хирургического вмешательства. Нарушение кожных покровов, длительное заживление, рубцы и шрамы воспринимали как «последствия», которых стремились избегать. Операции проводили только в случае крайней необходимости, когда другие методы лечения не могли дать результата. Особенно это касалось пожилых людей с высоким давлением или сердечными проблемами, которым могли отказать в операции из-за опасности наркоза.

Предприятия Научного дивизиона госкорпорации «Росатом» и группа строительных компаний «Реформа» заключили договор о сотрудничестве и впервые применили для демонтажа высотных металлических конструкций — кранов-перегружателей — мобильный лазерный комплекс. МЛК, разработанный в стенах одного из институтов «Росатома», не имеет аналогов в стране.

Ученые из Троицкого института инновационных и термоядерных исследований, входящего в госкорпорацию «Росатом», расчистили территорию в районе линий электропередач от деревьев и кустарников с помощью разработанного ими мобильного лазерного комплекса. Тестировали устройство энергетики компании «Россети Северо-Запад», работы проходили в Новгородской области.

Ученые описали этапы формирования объемного «рисунка» на поверхности кристаллического кремния под действием лазерного излучения. Такой «рисунок» улучшает способность материала поглощать свет, поэтому полученные в результате лазерной обработки образцы кремния позволили авторам сконструировать датчик света, чувствительность которого в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн в два раза превышает характеристики прибора на основе обычного кремния. На таких длинах волн сигнал в кварцевом оптоволокне ослабевает гораздо меньше, поэтому предложенное устройство можно будет использовать для усовершенствования оптоволоконных сетей, обеспечивающих интернет-соединение.

Министерство обороны Великобритании опубликовало видео с испытаний засекреченного лазерного оружия DragonFire, которые прошли в январе 2024 года. Это видео представляет собой смесь компьютерной графики и реальных кадров с полигона. В какой-то степени оно позволяет сделать выводы, по каким конкретно целям могут применять лазерную установку.

В машиностроении для обработки ответственных изделий, например, газотурбинных двигателей, применяется метод электроэрозионной обработки. Под воздействием тока происходит изменение формы, размеров, шероховатости и свойств изделия. Эффективность такой технологии во многом зависит от качества электрода-инструмента. Один из способов его производства – метод послойного лазерного сплавления, когда деталь выращивают из металлического порошка под воздействием лазера. Однако этот метод недостаточно изучен, из-за чего страдает качество получаемого инструмента. Ученые Передовой инженерной школы Пермского Политеха доработали технологию изготовления электродов послойной наплавкой. Разработанные условия обеспечивают необходимую точность и прочность инструмента.

Великобритания провела стрельбы по воздушным мишеням из своего нового оружия — мощного лазера Dragonfire. Несмотря на пресс-релиз Министерства обороны Соединенного Королевства, выпущенного по окончании испытаний, больше подробностей о новой установке не стало. Информация о ней по-прежнему засекречена — по крайней мере, что касается дальности действия. Эксперты полагают, что этот лазер, вероятно, станет недорогой альтернативой ракетам ПВО. С его помощью можно будет, например, сбивать дроны.

Группа ученых из Германии провела эксперимент и выяснила, что проблему лунной пыли, а заодно дорог и посадочных площадок на поверхности нашего спутника можно решить благодаря правильно подобранной линзе, которая сыграет роль концентратора солнечного света, и местного материала — реголита.

Ученые из МФТИ и СПбГУ с европейскими коллегами научились определять направление магнитного момента атомов лантаноидов в приповерхностных индивидуальных слоях кристаллов по спектру фотоэмиссии. С помощью разработанного метода ученые смогут надежно осуществлять контроль за направлением магнитного момента в тонкопленочных монокристаллических соединениях лантаноидов в зависимости от температуры и структуры соединений. Предложенный подход будет полезен при разработке широко круга технологически значимых гетероструктур и слоистых нанообъектов, мономолекулярных магнитов, а также магнитно активных супрамолекулярных соединений, содержащих лантаноиды.

Ученые из Международной научно-исследовательской лаборатории «Излучение заряженных частиц» НИЯУ МИФИ, ведущие исследования в области фотоники, построили обобщенную теорию так называемого обратного комптоновского рассеяния в терминах светимости, подходящую как для классического, так и для квантового режима. Этот процесс — один из перспективных способов генерации излучения в широком диапазоне частот, от рентгеновского до терагерцового.